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信号转导研究方法

发布时间:2022-02-22 09:38:14

1. 如何研究信号传导通路请问研究某种受体或蛋白的下游信号传导通路,实验设计的一般方法,都有哪些谢谢

在KEGG或BioCarta这些pathway数据库里找到你感兴趣的通路,在pathway图上找到你感兴趣的蛋白后就能确认它的下游。实验方法大体上就是上调(瞬时表达、mimics)或下调(Knockout、RNAi)你的Gene of Interest,再检测下游的蛋白发生了上调还是下调,看看你的GOI和它们什么联系。

2. 植物细胞信号转导的主要途径,各途径之间的关系,以及转导中的重要因子

植物体内的信号传导 Signal Transction
生物体的生长发育受遗传信息及环境信息的调节控制。基因决定了个体发育的基本模式,但其表达和实现在很大程度上受控于环境信息的刺激。植物的不可移动性使它难以逃避或改变环境,接受环境变化信息,及时作出反应,调节适应环境是植物维持生存的出路。已经发现的植物细胞的信号分子也很多,按其作用的范围可分为胞间信号分子和胞内信号分子。细胞信号传导的分子途径可分为胞间信使、膜上信号转换机制、胞内信号及蛋白质可逆磷酸化四个阶段
一.胞间信号传递
胞间信号一般可分为物理信号(physical signal)和化学信号(chemical signal)两类。物理信号如细胞感受到刺激后产生电信号传递,许多敏感植物受刺激时产生动作电位,电波传递和叶片运动伴随。水力信号(hydraulic signal)。化学信号是细胞感受刺激后合成并传递化学物质,到达作用部位,引起生理反应,如植物激素等。信号物质可从产生的部位经维管束进行长距离传递,到达作用的靶子部位。
传导途径是共质体和质外体。
二.跨膜信号转换机制(signal transction)
信号到达靶细胞,首先要能被感受并将其转换为胞内信号,再启动胞内各种信号转导系统,并对原初信号进行级联放大,最终导致生理生化变化。
1. 受体(receptor)
主要在质膜上,能与信号物质特异结合,并引发产生胞内次级信号的物质,主要是蛋白质。信号与受体结合是胞间信使起作用并转换为胞内信使的首要步骤。目前研究较活跃的两类受体是光受体和激素受体。光受体有对红光和远红光敏感的光敏色素、对蓝光和紫外光敏感的隐花色素以及对紫外光敏感的受体等;激素受体的研究正在进展中,如质膜上的乙烯受体,质膜或胞内的其他激素的结合蛋白等。
2. G蛋白(G proteins)
GTP结合调节蛋白(GTP binding regulatory protein)。其生理活性有赖于三磷酸鸟苷(GTP)的结合并具有GTP水解酶的活性。70年代初在动物细胞中发现了G蛋白,证明了它在跨膜细胞信号转导过程中有重要的调控作用,Gilman与Rodbell因此获得1994年诺贝尔医学生理奖。80年代开始在植物体内研究,已证明G蛋白在高等植物中普遍存在并初步证明G蛋白在光、植物激素对植物的生理效应中、在跨膜离子运输、气孔运动、植物形态建成等生理活动的细胞信号转导过程中同样起重要的调控作用。由于G蛋白分子的多样性………在植物细胞信号系统中起着分子开关的重要作用。

三,胞内信号
如果将胞外刺激信号称作第一信使,由胞外信号激活或抑制、具有生理调节活性的细胞内因子称第二信使(second messenger)。植物细胞中的第二信使不仅仅是一种,也可总称为第二信使系统。
1.钙信号系统
在植物细胞内外以及细胞内的不同部位Ca2+的浓度有很大的差别。在细胞质中,一般在10-8~10-7 mol/L,而细胞壁是细胞最大的Ca2+库,其浓度可达1~5mol/L。胞内细胞器的Ca2+浓度也比胞质的Ca2+浓度高几百倍到上千倍。几乎所有的胞外刺激信号都能引起胞质游离Ca2+浓度变化,由于变化的时间、幅度、频率、区域化分布的不同,可能区别信号的特异性。

钙调节蛋白
胞内钙信号再通过其受体――钙调节蛋白传递信息。主要包括钙调素(calmolin CaM)和钙依赖的蛋白激酶,植物细胞中CaM是最重要的多功能Ca2+信号受体。这是由148个氨基酸组成的单链小分子酸性蛋白(分子量为17~19KDa)。CaM分子有四个Ca结合位点,当第一信使引起胞内Ca2+浓度上升到一定阈值后,Ca2+与CaM结合,引起CaM构象改变,活化的CaM再与靶酶结合,使其活化而引起生化反应。已知有蛋白激酶、NAD激酶、H+-ATP酶等多种酶受Ca-CaM的调控。在以光敏素为受体的光信号转导过程中,Ca-CaM胞内信号起了重要作用。

3. 肌醇磷脂(inositide)信号系统
这是肌醇分子六碳环上的羟基被不同数目磷酸酯化形成的一类化合物。80年代后期的研究证明植物细胞质膜中存在三种主要的肌醇磷脂,即磷脂酰肌醇(PI)、磷脂酰肌醇-4-磷酸(PIP)、磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(PIP2)。胞为信号被质膜受体接受后,以G蛋白为中介,由质膜中的磷酸脂酶C(PLC)水解PIP2产生肌醇-3-磷酸(IP3)和甘油二酯(DG)两种信号分子,所以,又可称双信使系统。IP3通过调节Ca2+变化、DG通过激活蛋白激酶C(PKC)传递信息。

4. 环核苷酸信号系统
受动物细胞信号启发,在植物细胞中也存在环腺苷酸(cAMP)和环鸟苷酸(cGMP)参与信号转导。

四.蛋白质的可逆磷酸化 (phosphoralation)
细胞内存在的多种蛋白激酶(protein kinase)蛋白磷酸酶(protein phosphatase)是前述胞内信使进一步作用的靶子,通过调节胞内蛋白质的磷酸化或去磷酸化而进一步传递信息。如钙依赖型蛋白激酶(CDPK),其磷酸化后,可将质膜上的ATP酶磷酸化,从而调控跨膜离子运输;又如和光敏素相关的Ca-CaM调节的蛋白激酶等。
蛋白磷酸酶起去磷酸化作用,是终止信号或一种逆向调节。

植物体内、细胞内信号转导是一个新的研究领域,正在进展中,需要完善已知的、并发现新的植物信号转导途径(H+、H2O、Mg2+、氧化还原物质等);信号系统之间的相互关系(cross talk)及时空性研究,细胞内实际上存在着信号网络,多种信号相互联系和平衡来决定特异的细胞反应;利用新的技术如基因工程及微注射等研究信号转导的分子途径,以及它对基因表达调控功能;植物细胞壁与细胞内信号的联系,是否存在细胞壁-质膜-细胞骨架信息传递连续体等。

3. 怎样研究转录因子在aba信号转导通路中的作用

从基因表达水平来说,说成信号通路准不准确?据我理解,调节通路应该就是对基因表达有调节作用的那些信号转导通路,而所谓“信号通路”是泛指。
关于“信号通路”这个词的适用范围,我认为从细胞外配体一直到细胞核内的转录因子,这中间的信号转导过程应该都可以是信号通路的一部分,而基因表达以后的过程应该就不算了。我读的文献不多。不知道我的理解错在哪里
调节通路应泛指所有的通路,包括脂类-蛋白、蛋白-蛋白、蛋白-DNA、RNA-RNA等任意互作构成的通路。信号通路一般情况下也可以指调节通路,但更强调响应某一个信息源(含胞内和胞外,如指定某个因子或刺激源)而执行一定功能的通路,而信号转导通路(signal transction pathway)则指响应胞外信息源的通路,包括入胞启动转录、至转录基因执行功能。也就是说调节通路包括信号通路、信号通路又包括信号转导通路。不知道这种理解对不对?
请战友们不吝指教。这方面应该没有准确的定义,信号通路、信号转导通路我的理解就是一样的,老外对signaling pathway、signal transction pathway和signal pathway都是通用的,前者用的最多,后者用的最少。我的理解完整的一个信号通路包括:胞外信息与细胞相互作用,并不一定入胞,启动胞膜、胞质、胞核等一系列信号分子,直到效应细胞执行功能。这个过程的某个部分其实也可以称为一个信号通路,因为完整的一个信号通路包括很多分支,每个分支都是一个信号通路,各个分支间可能还存在crosstalk。
很少看到调节通路的说法,evolution版主指的调节通路,比如蛋白-DNA,实际上是2个分子间的相互作用,仅仅这个过程严格上不是一个通路,当然相互作用后一般会触发下游某些分子级联变化,也就是一个信号通路了。
调节通路(regulatory pathway)、信号通路(signaling pathway)和信号转导通路(signal transction pathway)应该是有差别的。因为调节的内涵更贴近转录调控;因为信号转导的概念涉及跨膜信号传递,所以信号转导通路就应该指响应胞外信息源过程中牵涉到的分子所连成的路径。之所以提出这个问题,是因为调控网络已经明确分为代谢网络(metabolic network)、转录调控网络(transcriptional regulatory network)和信号转导网络(signal transction network)。所以,这几个通路也应该有所区分。
我现在用基因芯片检测某器官的发育过程,不想仅做个简单的聚类分析,还希望检测发育过程中基因表达涉及的通路,这个通路叫调节通路、信号通路、还是信号转导通路?拿不准。
请战友们继续讨论。细胞信号转导(signal transction)主要研究细胞感受、转导环境刺激的分子途径及细胞内蛋白质活性。细胞膜通透性,基因表达状况、细胞形态、功能等各方面的变化过程。通路 (pathway)是医学上借用的一个词语,用来描述上述细胞活动中存在反应相关的分子。从这来说:调节通路(regulatory pathway)、信号通路(signaling pathway)和信号转导通路(signal transction pathway)应该是有差别的。他们都讲了细胞信号转导的一个方面,是从研究的不同角度来说明的。应该是信号通路>调节通路>信号转导通路,
不知道我的理解对吗?望指正看来做信号转导的人远少于细胞培养。
细胞信号研究是比较复杂的 它主要通过磷酸化和去磷酸化来调节 有专门的磷酸化抗体可以用 但比较贵

4. 双突变体在信号转导研究中的作用

比如说在ABA信号转导中,某一突变体在某一时期x对ABA高度敏感,另一突变体y也对ABA高度敏感,且他们之间存在相互作用,那么就可以做一下双突变体,看一下双突变后,对ABA的反应。有三种情况:一是,双突变之后与单突变对ABA的反应无变化,那么这两基因之间并无累积作用;二是,双突变较单突变对ABA的反应更为敏感了,那么这两基因之间的作用是可以累积的;三是,双突变之后反而对ABA不敏感了,那么可以猜测是不是这条通路不是ABA信号转导中主要的通路呢?或者说是不是这条通路被改变了之后,其他的通路开启了,来响应ABA,互补这条通路。。。。

(我也是新手,这些也仅仅是个人见解,希望对你有一点帮助吧)

5. 植物的病原物信号转导途径是怎样的

植物经常处于病原物的侵染胁迫之中,因此,进化出复杂的检测和反应系统以破译病原物信号,并诱导相应的防御反应。对于那些对入侵病原物的防御反应被削弱的植物突变体的遗传学分析,发现了一些不同但相互关联的可被正调控的信号网络。这些途径至少部分通过一些小的信号分子起作用,诸如SA、JA和乙烯。信号分子之间的相互作用可能使得植物局部和系统组织防御反应得到最佳调节。

(1)早期的诱导反应

在病原物侵染发生后,植物细胞发生的早期反应包括质膜渗透活性的变化,它导致了钙离子和质子的流入,钾离子和氯离子的流出。离子流随后使引起细胞外产生活性氧的中间子的流出,通过定位于质膜的NADPH氧化酶或定位于质外体的过氧化物酶而催化。这些最初的瞬时反应至少部分是引起进一步信号转导的前提条件,从而启动复杂、高度整合的信号转导网络,引发整体的防御反应。离子流的变化所激发产生的局部的活性氧和NO,作为第二信使诱导过敏反应产生和防御反应基因表达。活性氧中间产物、NO和SA间的协同作用已经被假定。

(2)依赖SA的防御信号转导途径

SA已经被证明在植物抗病过程中具有重要作用,无论是在SAR的建立过程,还是在受侵组织的局部防御反应。对于植物抗病过程SA积累水平有所提升或下降的拟南芥抗病突变体的一系列分离、研究,使得我们对于SA在植物抗病性中的作用有了进一步的了解。拟南芥突变体PAD4的研究表明,PAD4在完全抑制病原物的局部防御反应的巩固或加强的过程中起作用。PAD4基因已经被克隆,并发现其编码产物属于包括EDS1的L-脂肪酶蛋白。这暗示这种蛋白可能是对植物防御专一性信号转导的一种补充。此外,尽管PAD4和EDS1在SA积累的上游起作用,但进行SA处理后它们的mRNA表达水平被上调。这些也与早期为阐明SA对于增强植物防御信号转导能力所进行的一些生化分析结果一致,认为其可能与其他分子结合后发挥作用。由Nawrath等人进行的旨在发现当病原物侵染时,SA积累受损的拟南芥突变体的筛选过程中,发现了SID1和SID2两个新的位点。拟南芥突变体eds5对P.synringaepv.macullcola和粉霉病真菌Erysipheorotil的病害敏感性提高。这些表明SID1/EDS5对广谱病原物防御中的作用。拟南芥中控制SA积累下游的防御信号转导基因是NPR1,最初在对SA及SA类似物反应具有缺陷的突变体筛选中得到鉴别,代表SAR过程的一个关键组分。在对nprl突变体背景及其在不同植物防御反应中所处位置的进一步验证,揭示了NPRl是多个抗性途径下游的调节因子。同时NPRl被发现是由根基农杆菌(root-colonizingrhizobacteria)所诱导的诱导系统抗性(ISR)的一个必须组分。对于该途径的遗传学分析,证明NAPl在由SA、JA和乙烯介导的系统抗性机制中具有双重作用。

(3)SA-independent防御反应

多项研究已确认了SA在建立抗病性中的重要性。然而,在不发生依赖于SA的防御反应的植株(如nprl和NahG),并不表现出对根软腐病真菌Botrytiscinerea敏感性的提高,这说明SA并不是对所有病原物的防御都是必须的。而另一方面,对于在JA信号转导(cmil)和乙烯感知(ein2)具有缺陷的植株表现对该真菌的敏感性提高,这说明JA和乙烯在植物防御中都具有作用。

(4)SA和JA与乙稀反应之间的互作(InteractionamongtheSAandJA和乙稀反应)

尽管依赖于SA和依赖于JA/ethylene的途径分别诱导不同的PR基因表达,并引起植物对不同病原物的抗性,实际上两条途径在系统获得性抗性过程存在很多相互作用。最近一项研究调查了在病原物侵染或用SA、JA和乙烯进行处理的情况下,2375个选择基因的表达情况的变化。研究结果表明,尽管一些基因只被一种信号所影响,更多的则对两个或更多防御信号起反应。这些结果暗示了在植物不同的防御途径进行着各种调控互作和协作,从而形成复杂的网络。

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